走进甜味剂的世界（综述）北京交通大学理学院郑潇洁 10121943摘要：本文通过对甜味剂和阿斯巴甜的检索，旨在对食品添加剂之甜味剂的各方面研究进行总是，并且以阿斯巴甜为例，着重介绍了阿斯巴甜的相关知识，包括结构，来源，合成方法，以及对它的争议。

目的是对甜味剂有一个全面的了解，并且对于市面上广受争议的甜味剂进行评价，展望了甜味剂的发展趋势，为以后探索更新的更健康的甜味剂寻找突破口。

关键词：甜味剂合成阿斯巴甜新技术1．食品添加剂1.1食品添加剂的定义世界各国对食品添加剂的定义不尽相同，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）联合食品法规委员会对食品添加剂定义为：食品添加剂是有意识地一般以少量添加于食品，以改善食品的外观、风味、组织结构或贮存性质的非营养物质。

按照《中华人民共和国食品卫生法》第43条和《食品添加剂卫生管理办法》第28条，以及《食品营养强化剂卫生管理办法》第2条，中国对食品添加剂定义为：食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或天然物质。

1.2添加食品添加剂的作用食品添加剂大大促进了食品工业的发展，并被誉为现代食品工业的灵魂，这主要是它给食品工业带来许多好处，其主要作用大致如下：有利于食品的保藏，防止食品败坏变质。

例如：防腐剂可以防止由微生物引起的食品腐败变质，延长食品的保存期，同时还具有防止由微生物污染引起的食物中毒作用。

又如：抗氧化剂则可阻止或推迟食品的氧化变质，以提供食品的稳定性和耐藏性，同时也可防止可能有害的油脂自动氧化物质的形成。

此外，还可用来防止食品，特别是水果、蔬菜的酶促褐变与非酶褐变。

这些对食品的保藏都是具有一定意义的。

改善食品的感官性状。

食品的色、香、味、形态和质地等是衡量食品质量的重要指标。

适当使用着色剂、护色剂、漂白剂、食用香料以及乳化剂、增稠剂等食品添加剂，可明显提高食品的感官质量，满足人们的不同需要。

保持或提高食品的营养价值。

在食品加工时适当地添加某些属于天然营养范围的食品营养强化剂，可以大大提高食品的营养价值，这对防止营养不良和营养缺乏、促进营养平衡、提高人们健康水平具有重要意义。

增加食品的品种和方便性。

现在市场上已拥有多达20000种以上的食品可供消费者选择，尽管这些食品的生产大多通过一定包装及不同加工方法处理，但在生产工程中，一些色、香、味具全的产品，大都不同程度地添加了着色、增香、调味乃至其他食品添加剂。

正是这些众多的食品，尤其是方便食品的供应，给人们的生活和工作带来极大的方便。

有利食品加工制作，适应生产的机械化和自动化。

在食品加工中使用消泡剂、助滤剂、稳定和凝固剂等，可有利于食品的加工操作。

例如，当使用葡萄糖酸δ内酯作为豆腐凝固剂时，可有利于豆腐生产的机械化和自动化。

满足其他特殊需要。

食品应尽可能满足人们的不同需求。

例如，糖尿病人不能吃糖，则可用无营养甜味剂或低热能甜味剂，如三氯蔗糖或天门冬酰苯丙氨酸甲酯制成无糖食品供应。

1.3食品添加剂的种类目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种，包括酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等。

2．甜味剂甜味剂(Sweeteners)是指赋予食品或饲料以甜味的食物添加剂。

2.1 甜味剂的分类[1,2]。

甜味剂按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂。

其中天然甜味剂又可进一步分为糖类甜味剂和非糖类甜味剂。

糖类甜味剂根据性质可以分为糖类和糖醇类，糖醇是糖类加氢还原制得的。

非糖类甜味剂也可以分为配糖体和蛋白质两大类[3]。

甜味剂按营养价值又可分为营养型甜味剂和非营养型甜味剂。

营养型甜味剂即与蔗糖甜度相等的含量,其热值相当于蔗糖热值2%以上者。

非营养型甜味剂是指是指与蔗糖甜度相等时的含量,其热值低于蔗糖热值的2%者。

甜味剂的分类情况如图所示：糖类（如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、低聚麦芽糖等）糖类甜味剂糖醇（如木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇等）配糖体（如甘草苷、甜叶菊苷、罗汉果提取物等）非糖类甜味剂蛋白质（如索马廷、植物甜蛋白等）通常所说的甜味剂是指人工合成甜味剂、糖醇类甜味剂和非糖天然甜味剂3类。

葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和乳糖等糖类物质，虽然也是天然甜味剂，因长期被人食用，且是重要的营养素，中国通常视为食品而不列为食品添加剂。

2.2 一些常用的甜味剂的简介[4-11]：在我国，常用的甜味剂有甜蜜素，安赛蜜，阿斯巴甜，三氯蔗糖等，这些甜味剂甜度是白糖的几十倍、几百倍甚至几千倍，在产生适当甜度的时候，所含的能量非常非常低，有的甚至完全不含有能量。

因此被称作高效甜味剂。

近二十年来，高效甜味剂得到了迅猛发展，其主要的特点是安全性，无营养价值、无热量或极低热量、不引起消费者肥胖，而且使用成本一般都远低于蔗糖。

这些都成为食品科学家不断开发新型高倍甜味剂的动力所在。

2.2.1 安赛蜜化学名是乙酰磺胺酸钾，化学式是C4H4KNO4S ，化学结构：安赛蜜类似于糖精，易溶于水，20℃时溶解度为27克。

增加食品甜味的，没有营养，口感好，无热量，具有在人体内不代谢、不吸收（是中老年人、肥胖病人、糖尿病患者理想的甜味剂），对热和酸稳定性好等特点，是目前世界上第四代合成甜味剂。

一般浓度下可增加甜度30%~50%。

安赛蜜对光、热(能耐 225℃高温)稳定，pH值适用范围较广(pH=3一7)，是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一，在空气中不吸湿，对热稳定。

能耐225℃高温，在PH2~10范围内稳定，使用时不与其它食品成分或添加剂发生反应。

适用于焙烤食品和酸性饮料。

日摄入量（ADI）为0~15mg/kg 。

2.2.2 甜蜜素化学名是环己基氨基磺酸钠，化学式是C6H11NHSO3Na ，化学结构：甜蜜素是白色针状、片状结晶或结晶状粉末。

无臭。

味甜，其稀溶液的甜度约为蔗糖的30倍。

10%水溶液呈中性（PH值6.5),对热、光、空气稳定。

加热后略有苦味。

分解温度约280℃，不发生蕉糖化反应。

酸性环境下稳定，碱性时略有分解。

其日均摄入量（ADI）值为0~1mg/kg 。

2.3 正确认识甜味剂[12]很多研究证明，甜味剂本身虽然能量很低，但是它们却会增强人的食欲，因而在食物不限量的前提下，喝添加甜味剂的饮料反而有诱发人饮食过量的危险。

因此，从长期角度来说，它们会增大肥胖的危险。

因此在媒体的大肆渲染之下，人们开始对甜味剂产生了极大的恐慌。

消费者的认识误区使甜味剂行业内企业受到很大影响。

事实上，严格遵守我国卫生部 2007年8月发布的《食品添加剂使用卫生标准》，按标准中规定的使用量在食品中添加甜味剂，是绝对安全的，不会对人体生任何危害，消费者可以放心食用。

下表为常用高倍甜味剂的ADI值：国际编码Ins甜味剂名称ADI(每人每天每公斤食用毫克量)甜度倍数（比蔗糖）955 三氯蔗糖0~15 600 956 阿力甜0~1 2000 961 纽甜0~2 8500951 阿斯巴甜0~40 200950 安赛蜜0~15 200954 糖精钠0~5 400952 甜蜜素0~1 403．解读阿斯甜甜3.1 阿斯巴甜的发现[13,14]阿斯巴甜为James M. Schlatter于1965年发现。

这名化学家在G.D. Searle & Company 工作。

在合成制作抑制溃疡药物时，他无意间舔到手指，发现到阿斯巴甜具有甜味。

由于阿斯巴甜比一般的糖甜约200倍，又比一般蔗糖含更少的热量；一克的阿斯巴甜约有4千卡的热量。

但使人感到到甜味所需的阿斯巴甜量非常少，以致于可忽略其所含的热量，因此也被广泛地作为蔗糖的代替品。

3.2 阿斯巴甜的结构[15]阿斯巴甜(AsPartame)，别名阿司帕坦、阿斯巴坦，食品添加剂国际编码 : E951，化学名称为L-天冬氨酞-L-苯丙氨酸甲酯(APM=L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester)，是一种非碳水化合物类的人造甜味剂。

它的分子式为C14H18N2O5，结构为：由L-苯丙氨酸先与甲醇酯化后再和L-天冬氨酸缩合酰胺化产生。

3.3 阿斯巴甜的合成[16,17]3.3.1 化学合成法这是较早利用的合成阿斯巴甜的方法。

由于阿斯巴甜是由L-天冬氨酸(L-Asp)和L-苯丙氨酸(L-Phe)形成的二肽甲酯化得到的，这两种氨基酸如果不带保护基，自身会发生酰化和相互酰化，可产生六种二肽，副产物多。

因此，用化学方法合成时，必须将氨基酸的某些官能团保护起来，减少副反应的发生，形成肽键后再将保护基脱去，一般化学合成方法分为以下几个步骤：将天冬氨酸的氨基保护起来，制成酸酐；将苯丙氨酸酯化成甲酯；将带有保护基的天冬氨酸酐和苯丙氨酸甲酯(L—Phe·Ome)缩合成带保护基的阿斯巴甜；脱去保护基，得到阿斯巴甜的盐酸盐；中和析出阿斯巴甜。

3.3.1.1酸酐法一种是用苄氧羰基为保护基，先上保护基后脱水形成的内酐的方法；另一种是在甲酸、醋酸酐混合溶液中一步形成甲酰基天门冬氨酸酐的方法。

后者在工业化生产中最为常见。

内酐法是最早期的方法，反应中不可避免会产生一异构体，加分离回收程序，收率低。

但近十年来，在反应体系、B一异构体回收工艺方面有了较大的改进，加上辅助原料价廉易购，因此仍具有工业生产价值。

内酐法可分为先酯化和后酯化两种方法。

下图为它的合成步骤：3.3.1.2内酯法天门冬氨酸以内酯的形式参与缩合反应的方法称为内酯法，这种缩合反应只生成a 一异构体一种产物，具有很大的优越性。

嗯唑烷酮法，就是将L一苯丙氨酸进行氨基保护后、与醛酮等羰基化合物形成嗯唑烷酮，再与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜。

N一羰基酸酐法，将L一苯丙氨酸用磺原磷酸进行氨基和一羧基双保护，后与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜。

活化酯法，将L一天冬氨酸的氨基和一羧基保护，形成一活性脂，后与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜，见图5；内酯法收率高，但因原料来源困难，合成需剧毒原料，使其工业应用受到了限制。

3.3.2 生物合成法生物合成APM的关键是肽键的形成，控制β-异构体的生成只产生a-APM，从而提高产率并简化分离提纯的步骤。

主要包括酶法合成和基因工程合成方法。

3.3.2.1 酶法合成法酶合成法是使用合适的蛋白酶，将L-Asp(氨基已保护或未保护)与L-Phe·OMe缩合在一起。

除此之外的反应操作与化学合成法一样。

1979年Yoshinori等用嗜热菌蛋白酶(Thermolysinthermoase)成功地将L_苯丙氨酸甲酯和N_被护天门冬氨酸合成a-APM 前体口]。

从此之后人们陆续开发出多种具有该功能的酶。

Yasuyki等利用一种双相混合系统，将嗜热蛋白酶与L_苯丙氨酸甲酯和N_被护L_天门冬氨酸置于水相中进行酶促反应，生成的中间体被随时萃取到有机相中，在此酶促反应不受到抑制，可连续进行，产率达到95 以上。